南水北调中线方案的优化设想

南水北调中线方案的优化设想刘国霖(三峡大学高科公司,湖北宜昌443002)摘要:实施南水北调中线工程须加高丹江口大坝兴建1200多km的大型运河渠将侵占耕地4万多hm?移迁相应数量的人口.由此提出分散兴建上游山区的大中型水库代替丹江口水库增容,抽水提升代替库水位增高,开拓来水疆域提高供水保证率,充分利用老河川与已建引黄工程减小运河渠规模化解所面临的工程技术难题的优化思路,供策划与决策者参考.关键词:替代水库增容;减小运河规模;增加水资源中图分类号:TU45文献标识码: A文章编号:1007-7081( 2002 )01-0071-04 .Optimizing Train of Thought on Middle Route Projectof South-to-North Water TransferLiu Guolin( High-technology Company ,China 'Three Gorges Univ. ,Yichang 443002 , China )Abstract For the Middle Route Project of South-to-North water transfer ,the Danjingkou dam must be raised jand more than1200km long grand canal should be constructed. Meanwhile more than 40000hm2 farmland will be occupied and correspond-ing number of people should be resettled. Aiming at above- mentioned problems ran optimizing train of thought is presented asfollows iconstracting large and medium- sized reservoirs at the upper reaches of mountainous areas instead of increasing storagevolume of Danjiangkou reservoir jexploiting areas of incoming flow to increase the ensuring rate of water supply ;making thefull use of the existing water conservancy projects to decrease the scale of canals .Keywords instead reservoir increase storage volume ; minimize the cross scation of the gread canal ; increase source ofwater南水北调是40多年前为解决北方地区缺水问题分西、中、东3条线路分别从长江的上、中、下游引水提出的宏伟战略决策经后期的不懈研究，已形成付北调其各自的作用不能相互替代.这是世界上迄今诸实施的必须条件.随着我国工农业与城市化建设为止的最大调水工程实施中会遇到一-些值得研究的的迅速发展本就缺水的北方地区,水资源危机日趋工程技术问题.现仅对中线的情况提出个人的拙见严重;干旱频发黄河下游多次发生断流地下水位因供参考.大量开采而大幅下降沙尘暴频发,沙化现象不断推进;生态环境日趋恶化,使国民经济与社会发展受到1南水北调中 线方案的基本情况很大制约.解决京津地区、黄淮海平原、西北广大区域的缺水与水资源不足实施南水北调改善部分地区人中线由汉水丹江口水库建- -新的运河渠至北京类的基本生存条件，创建我国可持续发展的巨大资源,玉渊坛中国煤化工m3其中过黄河( 80-是造福子孙后代的民心工程作者衷心拥护和支持.90)亿。|YHCNMH原、华北和北京用水面对昆仑-秦岭以北广大国土区的资源不足须中线工程分一、二期进行,-期须投资800亿元,至收稿日期2001-06-22作者简了户集撒< 1930- )男教授三峡大学学报(自然科学版)2002年2月2010年完成.调水方案按原规划要加大加高丹江口决华北平原工农业用水不足建议:①充分利用原引水库的大坝,使库水位由标高157m抬至170m ,沿伏黄灌溉系统,作必要扩大与延伸整治利用一些天然牛山、太行山东麓建运河北引.丹江口水库水位加高河道,可使水自流至白洋淀再作抽水提升,即可壅水13m须淹田1.34万hm2 移民25万多人.库水抬升,至芦沟桥.能解决华北平原东线以西2/3以上面积将已运营25年多的黄龙滩水电站厂房淹没6m须将的工农业用水问题.②缩小北行主渠规模.太行山东厂房抬升重建.中线引水不能像东线那样利用古京麓,有岳城、朱庄、临城、岗南与黄壁庄，王快、西大洋杭大运河要新建一条大运河 须占用农田数万hm2.等水库的清洁水源,可保证城镇用水与维持一定的灌至2000年,我国人均耕地仅0.1hm2,垦殖率达溉面积.主渠北行，主为供水京津地区故规模可缩13.7%随着工农业发展与城市化建设必须侵占一小.渠小可傍山而行建渡槽、倒虹吸、隧洞、暗管等.些耕地加上生态退耕,自然灾害毁坏使国土资源形技术难度不大.利用引黄灌溉系统将淇河、安阳河、势日趋严重.进行调水工程建设必须占用耕地,但滏阳河、泌河、、河深浚过铁路或作抽水抬升至京广应尽可能减少,充分利用原河流与已建的渠系工程,铁路西,以代替原中小水库的部分灌溉任务就成为工程策划的重要指导原则.3具体说明2对中 线引水工程的优化思路3.1丹江口水库增高扩 容的替代方案2.1 替代丹江口水库增高将丹江口水库增高扩容,- 为保证供水量二为丹江口水库建成后经历了30多年的发展在汉提高水位以利自流送水.这是50年代的规划现已水上游与其最大支流堵河增建了3座大中型水利水实施了部分梯级开发其情况如表1与图1.电工程并将逐步实施河流梯级开发.依据水资源已表1汉水与堵河已建水电站的简况开发利用与控制的情况须调整原有方案建议采用:水电站名称汉水堵河①建中小型分散工程代替水库增容.②采用电能提安康丹江口黄龙滩升水位，替代库水位增高.控制流域面积( km2 )2300 35700 9520011900多年平均流量( m2/s)3416012151902.2创造 好而简便的条件引汉济黄多年平均水量(亿m') 107.4 16640861.8新建运河渠在黄河以南原线渠长462km穿黄水库正常蓄41033247河段约10km现顺焦柳铁路北行.其首段横切山岗水位高程( m)与深谷,中与尾段,可顺河川而行.中原地区用水，以水库总库容(亿m2 )5.73.411.7水库有效库容(亿m' ) 4.124.3987.1支渠与引黄解决.①首段为白河水范围.可借鉴高速淹没耕地( hm? )497.73 30602860426.66迁移人口6459 50500 39000010400公路施工方案挖山岗建具有底孔式干坝通水渠过装机容量(万kW )13.5 809(14.5谷建隧洞过白河与淮河分水岑. ②中段属淮河上游投产年份1973199019681975的沙河水系. 主为山丘地带建运河渠难度不大.在600沙河处建闸坝主渠南北遇汝河后则朔汝河而上，直矗|达与洛河水系的分水岑;闸尾闾支渠则顺沙河而下达黄I 500中原.③尾段属洛河水系.主渠过低矮分水岑后入伊一450百树385河支流顺支流扩建20多km达伊河整治伊河顺流410泉嘉]362河 康3601吴400而下入洛注黄. 另在支流处建支渠沿山坡北行,用1330标1淘小高-300高架渡槽过黄河，以无污染水源供京津.28武婆247准2..3充分 利用原引黄工程减缩渠道规模170. 157-200按原规划黄河至北京段沿太行东麓,顺京广铁中国煤化工路线修建长约774km运河,以解决北京与华北平原的150用水不足.另建144km干渠供水天津.在汜水以下 ,FYHCNMHG- 100 0黄河渐成地.上河,只要黄河水充足,可直接引黄解图1汉水上游及支流堵河梯级开发方案示意图表1与图1表明安康与黄龙滩水电站所控流域面积为丹江口水库所控流域面积的50%控制多年第24卷第1期刘国霖南水北调中线方 案的优化设想平均来水量为2/3. 8373的特大洪水源,在安康水电站扼控范围,仅黄龙滩水电站对堵河洪水的控制能力建潘口可增强堵河控洪能力,再建黄金峡与蜀稍弱.石泉、安康与黄龙滩水电站,合计有效库容为河,可增有效库容17.5亿m3使丹江口水库加上游流35.5亿m'.丹江口水库增高13m增容81亿m3考虑.域的有效库容达151亿m' ,仅比原规划少28亿m'.依前述情况仅须再增容45.5亿m'.依据现在的实际据现在科技进步条件,加强中长期气象预测预报,做情况提出如下建议:好水库优化调度,可弥补调蓄库容的不足.这样须淹:( 1 )分建中小型水电站替代水库增容.采用在地和迁移人口均为3万多仅为丹江口水库抬高所须主、支流上游山区分散建中型水电站既可达增容,又淹地与迁人的1/7 ,避免了黄龙滩水电站厂房的重可提高控洪滞洪能力更可促进河流早日实现梯级开建对襄渝铁路堵河大桥与襄白公路也无影响发.近期可开发的较优水电工程见表2.(2抽水提升替代库水位抬高.要自流引水入表2汉水与堵河拟建水 电站的简况黄则引水口之上须一定库容,若再考虑枯水年自流.汉水堵河引水进水口高程就须降至160m高程以下渠首必须水电站名称石泉安康 丹江口黄龙滩建闸坝.水位不提高改用浮动扬水站将水泵入渠道控制流域面积( km2) 18500 51600 595008950其所需动能可建小孤山水电站作为专用电源多年平均流量( m2/s) 250 724825167(3)开源提高水资源保证率.以分散建库解决水多年平均水量(亿m2) 78.8 228.3 260. 252.7库增容降低了水库调蓄能力,可能造成一定的供水水库正常蓄450218 177360水位高程( m)不足,则以开源来解决.汉水水系图形呈明显断头水库总库容(亿m3 )2.12 1.92 1.22.8状源头为箱形谷,曾认定是嘉陵江所袭夺.现东西水库有效库容(亿m2) 1.04 1.00 0.515.5淹没耕地( hm? )80.53 66.66 353.331820向的汉水与南北向的嘉陵江相隔仅约30km.西汉水迁移人口1099 1000 525029000 .与其北侧的嘉陵江东源水系控制面积约21000km2可装机容量(万kW)12.5 242250研究情况规划规划查勘可行性引归汉水.具体实施,可在略阳以下建控制闸沿勉略公路建渠与洞引水至汉水北支黑河见图2.西汉水与嘉敬红东眼慌蛾面积上游阿段流城面租秦岑安康水”丹江口市”武当山!比铡尺400000100km图2汉水上游河段流域面积图3.2引汉济 黄新运河(2运河渠中段.运河由隧洞穿过白河与沙河分引汉入黄的大运河基本顺焦柳铁路北行见图水岑开始至汝河与伊河分水岑总长约120km.横越3总长约350km.沙河处中国煤化工分水中原主渠北行(1运河渠首段.由渠首到与沙河的分水岑，长50km,至YHC N M H 9大的运河难度不大约130km，为傍南阳盆地西缘的山岑地带.运河横穿汝州以北扩大和加深汝河26km使水壅至垠式分水岑刁河、湍河、南北赵河与潦河至白河鸭河口水库须建区的内埠.支渠顺沙河下供水35亿m3至中原在中5个干坝支座以承载运河渠因存有沉降与热胀冷缩影原西侧建南北向子渠南子渠济澧河、洪河、汝南河、臻响须做好接谨翅防渗结构以保安全，头河与淮河北子渠济颖河、双泊河.贾鲁河及其以东三峡大学学报自然科学版)2002年2月区域直接引黄解决. 供水量15亿m'.(3运河渠尾段.由内埠新开10km运河至白砂R长*整东库入伊河支流扩大支流断面至伊川入伊河整治与扩北京大伊河至偃师入洛河再流经巩义后注入黄河其总长近100km.最后入黄高程约120m.综前所述利用河溪建运河长达116km.为避免伊川洛阳两市对引水的污染在白砂处建支渠向北高架过黄沿途与诸中小水库供水渠串连以利相互调剂.黄壁生水南临城水4朱庄术盗阳珞河一布妆治海I伊川岳城间水成安国黄河少。超平台水库比例尺1: 300000鹤河gy水库图4引黄网络与进京渠道示意图对城市的供水14.3亿m2若以抽水提升代替宫厅、密云水库的灌溉任务,又可增加对城市的供水18.6 亿桐柏山m.对所有水库优化调配,可解决城市优质水供应.为弥补可能出现的特别意外建- -断面为 5m直径的输水图3引汉济黄运河渠线示意图管渠输5.7亿m2水高架过黄北行途中利用与改进3.3引黄网络与进京渠道石津总干渠供水天津免建144km 保津干渠.原引黄进京运河,顺京广铁路线北行,长达4结语774km.在具体策划时，对近30多年来所建引黄灌(1为解决中原华北和北京地区工农业发展用溉系统定会充分运用.依托原有工程加以扩展再水的不足实施南水北调中线工程是非常必要和适配合河道整治延伸会使工程大为简化和节省,见图时的应衷心拥护和支持4.现提-些设想供决策参考，(2 )建国以来我国水利水电建设获巨大的发展,(1利用原有引黄工程与灌溉渠系. 扩大武陟引河流的梯级开发与平原灌溉体系大量建成为实施南黄的引水闸规模扩宽人民胜利渠至新乡卫河.整理水北调能优化决策奠定基础.与扩宽卫河至豫冀交界处建分流闸将南北向灌渠(3)用分散解决替代水库增容,用能量转换代替扩为运河使主流北行至曲周注入滏阳河整治滏阳大坝加高用整修扩大老河川和老渠道代替部分新建河经宁晋泊至献县建分水闸,使主流入中运河直达运河并减小其规模,可少占2/33/4耕地亦可节省大大清河与白洋淀.在大清河新镇处建闸使水迥至北量资金与提前实现拒马河必要时在十里铺作抽水提升. 扩永定河与北(4提前实施挖填减少填方后期沉降量用抗不拒马河间渠道使水达永定河建闸抽水抬升,可迥水均匀沉降结构化解建大渡槽倒虹吸难题.至芦沟桥以上.在新河码头李处建分水闸使水沿原(5可充分调动鄂、豫、陕三省积极性,促进三省渠北引至晋州与深泽入滹沱河.另整治卫河至馆陶,较落后中国煤化工，以供水清凉江与老盐河直达三河口入东淀.参考文|YHCNMHG(2进京渠道.按预测须补 充城市缺水约为引水[1] 殷瑞点.南水北调中线工程与汉江中下游经济发展J].量的1/3即( 2730 )亿m'.京津地区与太行山东麓诸水长江科学院院报199 2)813.库的清洁水资源有50%用于农业. 现以引黄灌溉替[责任编辑毕建英 ]代其灌溉年务数錫岳城、岗南、黄壁庄3水库可增加